《儲能材料與器件智能制造技術》錳鋅干電池與堿性錳電池在日常生活的每個角落，電池如同無形的能量紐帶，驅(qū)動著無數(shù)設備運轉(zhuǎn)。鬧鐘喚醒清晨、遙控器切換電視頻道、玩具車馳騁客廳……這些場景的背后，都離不開小小的電池。在眾多民用電池中，錳鋅干電池與堿性錳電池憑借高普及度和實用性脫穎而出，成為家庭、辦公場景的常見電源。它們雖外觀相似，卻在結(jié)構(gòu)設計、化學反應原理、性能表現(xiàn)上存在顯著差異。深入了解這兩種電池，不僅能幫助我們科學選擇合適電源，更能窺見電池技術不斷革新的發(fā)展脈絡。酸性鋅錳干電池以二氧化錳粉、氯化銨及碳黑組成的混合糊狀物為正極材料，正極材料中間插入一根炭棒作為引出電流的導體，以經(jīng)汞齊化處理的鋅筒作為負極。電解質(zhì)為氯化銨和氯化鋅溶液，用面粉、淀粉等使電解液成為不流動的凝膠，形成隔離層，或用棉、紙等加以分隔。采用面粉、淀粉和電解液形成的凝膠作為正負極間的隔離層的，稱為糊式電池；采用漿層紙為隔離層的稱為紙板電池；采用高分子薄膜材料為隔離層的稱為薄膜電池。按電解液的成分分：電解液以氯化銨為主體的稱為氯化銨型（或銨型）電池；以高濃度氯化鋅為主體的稱為氯化鋅型（或鋅型）電池。鋅錳電池的結(jié)構(gòu)如圖所示。鋅錳電池屬于一次電池，不可充電再生。鋅錳電池的開始電壓隨使用的MnO2的種類、電解液的組成和pH值等的不同而異，一般在1.55～1.75V，公稱電壓為1.5V。最適宜的使用溫度為15～30℃。酸性鋅錳干電池負極為鋅，放電時鋅被氧化為鋅離子，鋅離子與銨根結(jié)合生成二氨合鋅離子：在正極錳被還原：總的電池反應為：當用KOH電解質(zhì)溶液代替NH4Cl作為電解質(zhì)時，稱為堿性鋅錳干電池。堿性鋅錳電池是普通干電池的升級換代產(chǎn)品，電池性能得到顯著提高。其放電時電極反應如下。正極為還原反應：MnO2+2H2O+2e－→Mn(OH)42－負極為氧化反應：Zn+4OH－→Zn(OH)42－+2e－總的電池反應為：Zn+MnO2+2H2O+4OH－→Mn(OH)42－+Zn(OH)42－錳鋅干電池與堿性錳電池中用到的關鍵材料有二氧化錳、鋅等物質(zhì)。二氧化錳是正極活性物質(zhì)，直接參加電化學反應，是決定電池電荷量的主要材料。根據(jù)其制備方法可以分為天然二氧化錳、化學二氧化錳和電解二氧化錳。其中電解二氧化錳的電化學活性最高，化學二氧化錳次之。電解二氧化錳基本上是γ-MnO2。電解二氧化錳比表面積28~43m2/g，密度4.3g/cm2，視密度

。MnO2比表面積越大，活性越高，視密度越大，填充性越好。鋅是負極活性物質(zhì)，兼作電池的容器和負極引電體，是決定電池貯存性能的主要材料。在鋅片中含有少量的鎘和鉛。鎘能增強鋅的強度，鉛能改進鋅的延展加工性能。鎘與鉛均能提高氫在鋅電極上的過電位，減少鋅電極的自放電，減緩鋅片的腐蝕和氫氣的釋放。鋅片中若含有Cu、Fe、Ni等，將降低H2在鋅電極上析出的過電位，加速電池在貯存過程中的自放電，因此這些有害雜質(zhì)必須嚴格控制。隨著可充電電池技術的進步，如鋰電池在民用領域的廣泛應用，錳鋅干電池和堿性錳電池面臨一定挑戰(zhàn)。但在低功耗、一次性使用場景中，二者仍占據(jù)主導地位。為應對競爭，電池企業(yè)一方面加大研發(fā)投入，持續(xù)優(yōu)化電池性能，例如研發(fā)更環(huán)保的電解質(zhì)配方、提升電池低溫性能；另一方面，拓展應用領域，如開發(fā)適用于物聯(lián)網(wǎng)設備的專用電池，滿足智能門鎖、環(huán)境監(jiān)測傳感器等低功耗、長續(xù)航設備的需求。同時，隨著全球環(huán)保意識增強，對廢舊電池回收的政策監(jiān)管趨嚴，這也倒逼企業(yè)完善回收體系，推動電池產(chǎn)業(yè)向綠色、循環(huán)方向發(fā)展。相較于鎳氫電池、鋰電池等可充電電池，錳鋅干電池和堿性錳電池屬于一次性電池，無需充電設備，使用更便捷，且不存在電池記憶效應。但在能量密度和循環(huán)使用方面，二者遠不及鋰電池，鋰電池能量密度可達200-300Wh/kg以上，且可反復充放電數(shù)百次甚至上千次。而與紐扣電池相比，錳鋅干電池和堿性錳電池輸出電流更大，適用于功率需求較高的設備；紐扣電池則憑借小巧的體積，在手表、計算器等小型設備中占據(jù)優(yōu)勢。這種差異化的性能特點，使得不同類型電池在各自領域發(fā)揮不可替代的作用。錳鋅干電池與堿性錳電池，這兩種看似普通的電源，實則是人類能源利用智慧的縮影。從早期錳鋅干電池的廣泛普及，到堿性錳電池的技術突破，它們在不同時期滿足了社會對便攜電源的需求，推動著電子設備的發(fā)展與革新。在可再生能源、新能源汽車等領域蓬勃發(fā)展的今天，一次性電池的重要性雖有所弱化，但其在民用基礎電源領域的地位仍不可替代。展望未來，隨著環(huán)保要求提升和技術持續(xù)創(chuàng)新，電池行業(yè)將朝著更高能量密度、更低成本、更環(huán)保的方向邁進。無論是錳鋅干電池的經(jīng)濟實用，還是堿性錳電池的